Question

新型材料纳米级Fe粉具有超强的磁性，能用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等．
Ⅰ．实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图甲：
（1）FeCl₂?nH₂O固体加热脱水通常要通入

 

．
（2）生成纳米级Fe的化学方程式为

 

．
Ⅱ．在不同温度下，纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同：温度低于570℃时生成FeO，高于570℃时生成Fe₃O₄．甲同学用图乙所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证固体产物
（3）B中收集到的气体是

 

（填名称），C装置的作用是

 

．
（4）乙同学为探究实验结束后试管内的固体物质成分，进行了下列实验：

实验步骤	实验操作	实验现象
①	将反应后得到的黑色粉末（假定均匀）取出少量放入另一试管中，加入少量盐酸，微热	黑色粉末逐渐溶解，溶液呈浅绿色，有少量气泡产生
②	向上述溶液中滴加几滴KSCN溶液，震荡	溶液没有出现红色

乙同学认为该条件下反应的固体产物为FeO．丙同学认为该结论不正确，他的理由是

 

（用离子方程式表示）．
（5）丁同学称取5.60g Fe粉，反应一段时间后，停止加热．将试管内的固体物质在干燥器中冷却后，称得质量为6.88g．然后将冷却后的固体物质与足量FeCl₃溶液充分反应，消耗0.08mol FeCl₃．丁同学实验的固体产物为

 

．

Answer 1

考点：铁及其化合物的性质实验

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）依据亚铁离子加热过程容易水解以及HCl易挥发解答；
（2）依据题意写出化学反应方程式即可；
（3）依据铁与水蒸气反应生成氢气回答；依据水蒸气的来源回答；
（4）依据铁离子的强氧化性以及金属铁的还原性回答；
（5）依据物质的量守恒计算回答即可．

解答： 解：（1）由于亚铁离子容易水解生成HCl，且HCl具有挥发性，故采用HCl气体为保护气，可以抑制亚铁离子水解，故答案为：干燥的HCl气体；
（2）依据图甲得出氯化亚铁在氮气保护以及高温条件下与氢气反应生成铁和HCl，故答案为：FeCl₂+H₂

高温  .

Fe+2HCl；
（3）B中生成气体为氢气，氢气不溶于水，能用排水法收集，装置C为加热水以产生水蒸气，故答案为：氢气；提供反应所需的水蒸气；
（4）铁离子能与铁反应生成亚铁离子，故离子反应方程式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（5）3Fe+4H₂O═Fe₃O₄ +4H₂ Fe的质量为5.6g，则n（Fe）=0.1mol，如果这些Fe完全和水蒸气反应，那么应该生成

0.1

3

mol 的Fe₃O₄，m（Fe₃O₄）=

0.1

3

×M（Fe₃O₄）=7.73g，但是现在只产生了 6.88g 的 Fe₃O₄，就表明 Fe 没有完全反应，还有剩余，因为多出来的质量 6.88g-5.6g=1.28g 就是氧元素的质量，所以n（O）=

1.28g

16g/mol

=0.08mol，而一个Fe₃O₄分子含4个氧原子，所以 n（Fe₃O_4）=

1

4

×n（O）=0.02mol，m（Fe₃O₄）=0.02 mol×M（Fe₃O₄）=4.64g，那么这6.88g 固体中就含有 Fe₃O₄ 4.64g，而Fe 就有 6.88g-4.64g=2.24g，n（Fe）=

2.24g

56g/mol

=0.04mol，依据反应 Fe+2FeCl₃═3FeCl₂，所以消耗的FeCl₃的物质的量是n（Fe）的2倍为 0.08mol，
故答案为：Fe₃O₄、Fe．

点评：本题考查了物质制备和物质性质的分析判断，实验过程和实验现象分析是解题关键，题目难度中等．